STM32L0低功耗应用
- D: e7 j* n) X" C0 m0 P$ K- u& \STM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。
8 p) O+ }$ m$ M& M
; B- J- W; m$ J首先介绍几点影响功耗的因素。
6 [, @, W  h" K5 n- K2 H' l. g1.IO口的状态，不用的IO口设置成模拟输入。
# z* ~. r) ~' L# ^* N: `8 Q2.时钟，时钟越低功耗越低。
3.外设，禁用不使用的外设。
% r* t/ V! s. C/ o1 d# e4.PLL是一个耗电大户，如果做低功耗还是把PLL禁用，直接HSE/HSI/MSI到SYSCLK。
5.内核电压，根据不同的运行速度和VDD电压调节动态调压器，达到速度与功耗的平衡。

官方描述如下：

/ r2 |2 ]8 S# j* Y: O使用下面这个函数调节内核电压

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   - I' Y( c! K' h+ ^6 x- [* V( B% |
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   ! i  q! ~* c8 K5 t
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   " _% y, @) `7 ~
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   ( z# b( {* q* _6 ?) v" ?8 B
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

1.睡眠模式
睡眠模式下只有CPU停止工作，所有外设继续工作，任何中断或者事件都能唤醒CPU，此时约16MHz/1mA。
/ y; I( G! ~5 ?- j  L
2.低功耗运行模式
' d" W( u6 d" O9 {低功耗运行模式使用 内部MSI RC振荡器为低速模式（最大工作频率131kHz），内部调压器在低功率模式下，时钟频率和可用外设都有限制。仅当 电压调节器 处于范围 2 时，才能进入低功耗运行模式。
  g& \- ~3 i' [; e* O
* R- _, [1 {  Y* o1 F/ g8 _3.低功耗睡眠模式
( b* B1 R% r2 ~2 P$ J# O! P进入睡眠模式时，调整内部调压器为低功率模式，时钟频率和可用外设都有限制；一个典型的例子是计时器以32kHz的速度运行。当事件或中断触发唤醒时，系统将恢复到运行模式，并打开调节器
# T# q) h+ W) c5 |4 }9 M$ [
% b! m0 I, G4 \% I- Y2 W4.带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。

, o: S. O" Y3 i; r4 c5.不带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
1 Y7 a, i0 E* b1 i设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。

( B* D( y  L9 B5 g1 L" O+ h( D6.带RTC待机模式
8 P1 M/ W1 u" W  h关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE 都被关闭，LSE/LSI在运行。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
4 D' A3 M6 i% c4 e设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
2.IWDG复位
3.唤醒引脚上升沿
* X* Y1 l" R0 w: i4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件

7.不带RTC待机模式
关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE LSE LSI都被关闭。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
& C( e/ ^: p; c8 |% ^: H! ]设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
. ~% G) [* r) k: Z7 F2.唤醒引脚上升沿
RTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。

% [$ I+ y3 V+ z/ s* X进入STOP模式
停止模式基于 Cortex®-M0+ 深度睡眠模式与外设时钟门控。调压器既可以配置为正常模式，也可以配置为低功耗模式。在停止模式下，VCORE 域中的所有时钟都会停止，PLL、MSI、HSI16 和 HSE RC 振荡器也被禁止。内部 SRAM 和寄存器内容将保留。
要使停止模式下的功耗最低，内部 Flash 也进入低功耗模式。Flash 处于掉电模式时，将器件从停止模式唤醒将需要额外的启动延时。
要使停止模式下的功耗最低，可在进入停止模式前关闭 VREFINT、BOR、PVD 和温度传感器。退出停止模式后，可以使用 PWR_CR 寄存器中的 ULP 位通过软件重新打开它们。

在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。
" ?, w) B/ Y! \
要求

– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
/ n& ~" R5 ?- D$ e4 Z5 j7 Z  Z& |– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
6 G0 i, F! k+ ^& N( f0 W+ S1 b, B* n– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
! C. u# Q+ R! [. V. k9 o# B择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
- K2 }' _6 O. s4 P0 S1 t7 P4 {注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
寄存器 (EXTI_PR) 中）、所有外设中断挂起位、RTC 闹钟（闹钟 A
和闹钟 B）、RTC 唤醒、RTC 入侵和 RTC 时间戳标志位必须复
: Z$ ?5 c* ]7 f) |" k/ A位。否则将忽略进入停止模式这一过程，继续执行程序。
" H& b* V. z3 _
下面咱们来看下寄存器描述
% j8 L1 P/ j+ Q- ]
系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
7 B7 A1 G  e& X2 X- v* J0 [我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

, Y& L3 z0 t  I(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
5 g. K* U4 e7 l此位由软件置 1 和清零。
9 {, T" @2 f. p! R0 Y0：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入停止模式。调压器处于低功耗模式。
1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

(PWR_CSR) WUF 位
4 Z; e3 d, n3 }! g该位通过硬件置 1，并且只能通过系统复位或通过将 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的
9 z$ c( B: {  ECWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
1：收到唤醒事件，可能来自 WKUP 引脚、RTC 闹钟（闹钟 A 和闹钟 B）、RTC 入侵事
8 Z$ [1 G5 Q$ T* O, v件、RTC 时间戳事件或 RTC 唤醒事件。
5 {  J4 o# z( T/ Z/ J0 `注： 如果使能 WKUP 引脚（将 EWUPx (x=1, 2, 3) 位置 1）时 WKUP 引脚已为高电平，系
  {5 z( ]  o9 ~1 ~统将检测到另一唤醒事件。
, ~% j, \0 J: t8 r  s1 N5 Y: a6 T4 x
然后还要配置选择唤醒后的时钟源
通过此函数

1. /**
   9 ]0 _& d/ N% W: @) i' @& g; {
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   
3.   * @param  __RCC_STOPWUCLK__ specifies the clock source used after wake up from stop
   
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   9 s( ^$ c# r/ L0 P% w5 G; X
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   % t" p, f7 ?' ~6 ]9 o' J1 p; }
7.   * @retval None
   - U) t$ c# T$ |! |' f( b1 g
8.   */
   3 U7 I8 O+ x$ r
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

" h' V9 v! _! }8 C8 Q! [( X) M唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。

LPUART在DMA模式下唤醒STOP
# H% F+ a8 G4 Y* S. ~$ H+ I% `不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
; u: R9 U- b" ?首先咱们来看官方描述
1 |# i" p. z# f3 [$ K

7 n8 y( L/ d9 X: u
我使用的是LSE时钟
& z3 O5 u& M  x& e: ^; r2 p: D5 H
其实官方手册有这样一段描述
: z  U% M) g6 W  J当 DMA 用于接收时，它必须在进入停止模式前禁止，并在退出停止模式后重新使能。 从停止模式唤醒功能并非在所有模式下均可用。例如，该功能在 SPI 模式下不起作用，因为 SPI 仅在主模式下工作。
也就是说要在进入STOP模式前禁止DMA。这里不是去操作DMA的寄存器去禁止DMA，而是在LPUART里面的寄存器DMAR位禁止即可。
LPUART_CR3(DMAR位)
位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
* j. G5 M+ Y$ ^( X& b此位由软件置 1/复位。
9 Y. O( Z4 S6 P. J( i- f2 x1：针对接收使能 DMA 模式
0：针对接收禁止 DMA 模式

- _6 G' p% ^- ^; ]$ X- B. u进入停止模式的步骤
1.禁止DMA，记得在唤醒后在串口唤醒中断里面重新使能DMA即可（其实使用HAL库是有点小BUG，会导致无法重新使能，后面会说(看串口中断回调函数)）
2.确认串口忙标志为0
3.确认串口做好接受数据准备
& o8 W1 r% Z) O0 ^/ s2 r" @& a1 {' W4.选择唤醒模式（接受完成唤醒，起始位唤醒，地址匹配唤醒）
; Y7 H/ N! B5 b- b/ n9 J5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒

% H/ \; Q2 B" M: U, k) c' Q下面介绍要使用的函数

, [& [9 m$ K$ j( `+ ~; d

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   7 O) X$ [) O! B5 L
2. {
   & F/ s/ c* d2 J
3. 
   
4. 
   
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   % F2 G" e2 e$ N* D  C
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   4 }' g% d3 J/ K8 a! r
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   $ I. k, E& f' q8 T: {, e7 x' |
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    2 U; n5 F& c) E. q* z9 h! G
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    6 q4 a# Q  z+ t; a2 I% q- I
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    5 K# \# {( ^5 W, a3 q+ G& m& |1 ^
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    + X6 M6 k6 m6 W; `, U  g' j
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    9 P# q% P6 G( L; x
16.   {
    4 ]" j2 ]+ H! H7 D$ y9 P
17.     Error_Handler();
    2 k' V3 d  b3 `3 f0 [0 I2 o/ z
18.   }
    5 i/ K9 x/ F$ @% ~
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    , P- L& o! p" s/ z1 X. J7 z" `: o1 L# ?
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    % @& {4 T: Q) B) W: _' T
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    
22. 
    
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    
25. 
    3 J" U# A& x! u! H
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    $ M) g! U/ B. ~& q$ \: ]3 D7 r. p
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    - Y7 u/ @6 Q4 ~9 q) e
28.   /* enter stop mode */
      h7 W+ ?8 Y) x! y. O" S
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    + ~/ ]7 Y( w! S: H
30.   /* ... STOP mode ... */
    7 C, j4 R4 w( T3 i" k, O9 k
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    ) z" F5 ]9 a0 Z9 O# \) x3 P
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    * Q3 Z5 g0 c% F5 {/ j
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    
35. }

复制代码

9 u$ V$ l$ V3 I**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
串口唤醒中断回调函数
1 n2 h/ t+ j2 f0 f

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   ' y. t! f! i3 b" u* h: n
2. {
     r2 v% t3 r/ M' ?2 S  {! s9 @
3. 
   
4. //在这个回调函数之前HAL库的中断里面会改变huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY; 导致HAL_UART_DMAResume(huart)不能恢复DMA
   # v4 Q; B. ?9 z, l2 N/ H1 @
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   , Q, |! p! s  k" G+ w
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   0 d7 L3 ?( I. h2 l% m
8. 
   
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   - y* s7 E5 S5 a& P4 ]
10. }

复制代码

1 t" y; |- y* Z/ U记得唤醒之后稍微延时一下，让串口数据接受完成在进入停止模式，不然数据会乱。
/ O9 X6 z- g$ u1 f; B: }5 C
5 n' `  s$ J& S9 I2 ?**下面重点来了**
% j  ]1 @9 ^5 g0 B这里稍微不注意就会发现 我唤醒之后接受到的数据怎么老是少第一个字节
1 Z# P9 L, h# [* Z: M3 b经过我测试发现
* }% ]) _5 {4 s5 p是有一个设置的问题
5 v/ i) v0 N: F, j" p下面看函数和寄存器描述

1. /* Enable Ultra low power mode */
   
2.    HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();  //使能超低功耗，置位PWR_CR ULP位,VREFINT 在低功耗模式下关闭 更低功耗

复制代码

PWR_CR 位 9 ULP：超低功耗模式 (Ultra-low-power mode)
置 1 时，VREFINT 在低功耗模式下关闭。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST
位不会复位该位。当该位置 1 时，寄存器 LCD_CR 的 LCDEN 位不能置 1。
0：VREFINT 在低功耗模式下打开
6 c% k' S9 A9 G  f" E9 x- h3 I1：VREFINT 在低功耗模式下关闭

当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
# @& j* ?" C8 G2 f& O6 T此时你使用9600（不包括9600）以下的波特率就不会少第一个字节 但是你的波特率在9600及以上，收到的数就会少第一个字节
但是我们能不能在超低功耗模式下唤醒，波特率超过9600情况下怎么办呢？
还有一个函数和寄存器描述

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   7 b! c, P! ?+ W& M
2.   HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();              //使能快速唤醒，不会等待VREFINT就绪，比较快，9600波特率下不会丢数据，不用快速唤醒而且 VREFINT 在低功耗模式下关闭 9600波特率下丢数据 此时只能降低波特率才可以解决

复制代码

5 L0 |6 Z7 @) d0 BPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
此位与 ULP 位结合使用。
7 `# l' t3 f7 n# ~1 `/ W! Z如果 ULP = 0，则忽略 FWU
" P* m9 f. L. c8 G- U% K, j9 x如果 ULP = 1 且 FWU = 1：从低功耗模式退出时忽略 VREFINT 启动时间。当 VREFINT 重新就
绪时，通过 PWR_CSR 寄存器中的 VREFINTRDYF 标志加以指示。
8 L0 b1 g; _6 ?3 Q/ A# ]如果 ULP = 1 且 FWU = 0：仅当 VREFINT 就绪（其启动时间后）时，才会从低功耗模式退
出。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST 位不会复位该位。
0：仅当 VREFINT 就绪时，才会退出低功耗模式
1：退出低功耗模式时忽略 VREFINT 启动时间

就是醒的时候不等待 VREFINT稳定，但是可能会影响ADC，这样在超低功耗模式下就能快速唤醒不丢第一个字节了
仅在9600下测试不会丢，其他未测

/ c# @( t, K7 W当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
8 \7 z: k- q: M6 }9 a' S2 }4 q最近一直在搞Linux，这个博客写了快一年了，都忘记了。有时间把RTC和LPTIM也更上。实测功耗在0.8uA左右。
+ e$ \0 {6 H8 n1 e) W" O/ `
% B. l2 v2 W) S) d
8 \. A: S( i. L: s- e) J
; `( E0 l  F2 v6 t! ]